一种绿色快速的废旧沥青混合料性能检测装置的制作方法

1.本实用新型属于交通运输工程领域，涉及一种绿色快速的废旧沥青混合料性能检测装置。


背景技术：

2.随着大中修公路里程数的不断增多，我国每年会产生大量的废旧沥青混合料(reclaimed asphalt pavement，rap)，准确评价rap的性能是有效利用rap，实现rap再生的重要前提。目前，分析rap性能的方法主要有燃烧炉法和抽提法。这两种方法虽能在一定程度上测定旧沥青的含量，评价rap的级配变化，但均存在测试结果不甚准确，污染环境等问题。燃烧炉法测定rap中旧沥青含量时，rap中部分细集料会在高温作用下以粉尘形式损失掉，导致测试的旧沥青含量偏大。此外，高温烟气也会对环境造成污染。抽提法需要用到大量三氯乙烯，部分残留在沥青萃取溶液中的矿粉和三氯乙烯会直接影响rap中旧沥青含量测试结果的准确性；同时，三氯乙烯由于具有毒性也会对环境和实验人员的身体健康产生一定的危害。为解决现有rap 性能分析方法测试结果不准确、在测试过程中污染环境等问题，亟需开发一种新的绿色快速的废旧沥青混合料性能检测装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种绿色快速的废旧沥青混合料性能检测装置，利用压头和钢模的配合，利用应力应变传感器将试件在压实过程中的应力应变数据进行记录，然后将其传输至数据采集控制系统中，根据采集的数据绘制应力应变曲线，对rap料的性能进行评价，能快速、准确地评价rap的性能，进而提高rap的再生利用率，改善再生沥青混合料的质量。
4.本实用新型的技术方案是：
5.一种绿色快速的废旧沥青混合料性能检测装置，包括：
6.壳体；
7.钢模，位于所述壳体内部用于装入废旧沥青混合料试件；
8.旋转驱动装置，固定在所述壳体内用于带动所述钢模旋转；
9.加热装置，固定在所述壳体内壁用于改变壳体内的压实温度；
10.压头，与所述钢模配合压紧其内部的废旧沥青混合料试件；
11.压头伸缩装置，固定在所述壳体内部，用于在所述加热装置将压实温度加热到设定温度后，带动所述压头下降压紧随所述钢模一起旋转的试件；
12.应力应变传感器，固定在所述压头的下表面用于测量试件在旋转压实过程中的应力应变数据；
13.数据采集控制系统，与所述应力应变传感器连接用于记录试件在旋转压实过程中的应力应变数据。
14.上述数据采集控制系统还包括：
15.参数输入模块，用于输入压实温度和旋转次数等参数；
16.温度传感器，固定在所述壳体内壁用于监测壳体内的压实温度；
17.工控计算机，与所述参数输入模块连接用于接收输入的设定压实温度和设定旋转次数等参数；所述工控计算机与所述温度传感器和所述加热装置连接，工控计算机用于接收温度传感器监测到的压实温度，当压实温度到达设定的压实温度后工控计算机控制所述加热装置开启恒温状态；所述工控计算机与所述旋转驱动装置连接用于当压实温度到达设定压实温度后，根据输入的旋转次数参数控制所述旋转驱动装置带动所述钢模旋转；所述工控计算机与所述压头伸缩装置连接，用于当压实温度到达设定压实温度后带动所述压头下降压紧随所述钢模一起旋转的试件；所述工控计算机还与所述应力应变传感器连接用于记录试件在旋转压实过程中的应力应变数据。
18.上述压头伸缩装置包括：
19.导管，通过固定组件固定在所述壳体上；
20.连接杆，其下端与所述压头上端固定连接；
21.弹簧，其上端与所述导管固定连接，其下端与所述连接杆固定连接；
22.连接软管，套设在所述弹簧外侧，并且其上端与所述导管固定连接，其下端与所述连接杆固定连接；
23.储气罐，其出气口通过第一连接管与所述导管连接；
24.气泵，通过第二连接管与所述储气罐的进气口连接；
25.调压阀，设于所述第一连接管内用于使所述储气罐内的气体输送至所述导管，并且起到调整气压、稳定气压的作用；
26.泄压阀，设于所述第一连接管内用于将所述导管内部的气压恢复至常压；
27.压力表，设于所述第一连接管内用于监测导管内部的气压；
28.其中，气泵与外部控制开关连接；所述调压阀、泄压阀以及压力表均与所述工控计算机连接；通过所述气泵压缩的气体，进入到储气罐后，通过工控计算机开启调压阀后，气体通过调压阀进入导管，导管内部的高压气体作用在连接杆上，推动连接杆带动压头向下运动压紧试件，所述连接杆向下运动还会带动连接软管和弹簧伸长；当废旧沥青混合料试件压实完毕后，通过工控计算机开启泄压阀，将导管内部的气压恢复至常压，弹簧在弹性势能的作用下恢复至初始状态，压头在弹簧的牵引下复位。
29.上述导管的下端固定有挡板，挡板上开设有允许气体通过的通孔；所述弹簧和所述连接软管的上端与挡板固定连接。
30.上述壳体内部沿纵向间隔一定距离固定有第一横隔板和第二横隔板；所述导管通过固定组件固定在所述第一横隔板上。
31.上述固定组件包括：
32.两根立柱，两根立柱的下端均固定在所述第一横隔板上；
33.横梁，位于所述两根立柱之间并且横梁的左右两端分别与两根立柱固定连接；所述导管固定在横梁上。
34.上述旋转驱动装置包括：
35.转盘，用于承载所述钢模，钢模通过钢模固定装置固定于转盘上；
36.转轴，其上端与所述转盘固定连接，其下端与所述第二横隔板转动连接；
37.电机，其输出轴通过链传动机构与所述转轴连接；所述电机与所述工控计算机连接。
38.上述链传动机构包括：
39.主动链轮，固定在所述电机的输出轴上；
40.从动链轮，固定在所述转轴的侧壁上，从动链轮与所述主动链轮通过链条连接。
41.上述钢模包括套筒，套筒为圆柱形筒体结构，套筒的下端固定有底板；所述压头的外侧套设有滑套，滑套固定在所述壳体上并且位于钢模的上方。
42.上述压头为圆柱形的压头，压头与钢模配合用于压紧其内部的废旧沥青混合料试件；所述应力应变传感器为圆形，其直径大小与所述压头下表面直径相同。
43.本实用新型的有益效果：
44.1、本实用新型提供一种绿色快速的废旧沥青混合料性能检测装置，利用压头和钢模的配合，利用应力应变传感器将试件在压实过程中的应力应变数据进行记录，然后将其传输至数据采集控制系统中，根据采集的数据绘制应力应变曲线，对rap料的性能进行评价，能快速、准确地评价rap的性能，进而提高rap的再生利用率，改善再生沥青混合料的质量。
45.2、本实用新型的压头伸缩装置包括气阀，气阀一端利用导管与气泵相连，另一端与压头相连，通过气泵和泄压阀的配合使用可以实现压头下降与上升的功能；同时气阀与气泵之间设置有储气罐可以减小气泵的使用频率，提高压头伸缩装置的使用寿命。
46.3、本实用新型利用应力应变传感器，将试件在压实过程中的应力应变数据记录并传输至数据采集控制系统，工作区内部的加热装置和温度传感器可以保证试件在一定的温度下压实，同时还设有旋转驱动装置能带动钢模旋转，由于旋转压实更接近路面压实的实际过程，压头在钢模旋转状态下将其压实。
47.4、本实用新型通过数据采集控制系统对试件的旋转次数、压实温度等压实参数进行设置，然后启动气泵、应力应变传感器、温度传感器、加热装置、电机等。
附图说明
48.图1为本实用新型的整体结构立体示意图。
49.图2为本实用新型的剖视结构示意图。
50.图3为本实用新型的连接软管与弹簧配合的结构示意图。
51.图4为本实用新型钢模的爆炸结构示意图。
52.图5为本实用新型测试rap性能得到的应力
‑
应变曲线。
53.图6为本实用新型数据采集系统的控制原理框图。
54.附图标记说明：
55.1、壳体；2、导管；3、第一横隔板；4、工控计算机；5、连接杆；6、弹簧；7、连接软管；8、第一连接管；9、第二连接管；10、挡板；11、立杆；12、横梁；14、气泵；15、储气罐；16、调压阀；17、泄压阀；18、压力表； 19、滑套；21、应力应变传感器；22、压头；23、温度传感器；24、加热装置；25、钢模；25a、套筒；25b、底板；26、钢模固定装置；31、转盘； 32、转轴；33、链条；34、电机；35、第二横板。
具体实施方式
56.下面结合附图1到附图6，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
57.实施例1：
58.本实用新型提供一种绿色快速的废旧沥青混合料性能检测装置，如附图1 所示，包括壳体1、钢模25、旋转驱动装置、加热装置24、压头22、压头伸缩装置、应力应变传感器21以及数据采集控制系统；所述钢模25位于所述壳体1内部用于装入废旧沥青混合料试件；旋转驱动装置固定在所述壳体1内用于带动所述钢模25旋转；加热装置24固定在所述壳体1内壁用于改变壳体1 内的压实温度；压头22与所述钢模25配合压紧其内部的废旧沥青混合料试件；压头伸缩装置固定在所述壳体1内部，用于在所述加热装置24将压实温度加热到设定温度后，带动所述压头22下降压紧随所述钢模25一起旋转的试件；应力应变传感器21，固定在所述压头22的下表面用于测量试件在旋转压实过程中的应力应变数据；数据采集控制系统，与所述应力应变传感器21连接用于记录试件在旋转压实过程中的应力应变数据。
59.进一步地，如附图6所示，所述数据采集控制系统还包括参数输入模块、温度传感器23以及工控计算机4；所述参数输入模块用于输入旋转次数和压实温度等参数；所述温度传感器23固定在所述壳体1内壁用于监测壳体1内的压实温度；所述工控计算机4与所述参数输入模块连接用于接收输入的设定压实温度和设定旋转次数等参数；所述工控计算机4与所述温度传感器23 和所述加热装置24连接，工控计算机4用于接收温度传感器23监测到的压实温度，当压实温度到达设定压实温度后工控计算机4控制所述加热装置24开启恒温状态；所述工控计算机4与所述旋转驱动装置连接用于当压实温度到达设定压实温度后，根据输入的旋转次数参数控制所述旋转驱动装置带动所述钢模25旋转；所述工控计算机4与所述压头伸缩装置连接，用于当压实温度到达设定压实温度后带动所述压头22下降压紧随所述钢模25一起旋转的试件；所述工控计算机4还与所述应力应变传感器21连接用于记录试件在旋转压实过程中的应力应变数据。
60.本实用新型提供一种绿色快速的废旧沥青混合料性能检测装置，利用压头22和钢模25的配合，利用应力应变传感器21将试件在压实过程中的应力应变数据进行记录，然后将其传输至数据采集控制系统中，根据采集的数据绘制应力应变曲线如附图5所示，对rap料的性能进行评价，能快速、准确地评价rap的性能，进而提高rap的再生利用率，改善再生沥青混合料的质量；
61.本实用新型利用应力应变传感器21，将试件在压实过程中的应力应变数据记录并传输至数据采集控制系统，工作区内部的加热装置24和温度传感器 23可以保证试件在一定的温度下压实，同时还设有旋转驱动装置能带动钢模旋转，压头22在钢模旋转状态下将其压实。
62.实施例2：
63.本实施例基于实施例1，如附图2和附图3所示，所述压头伸缩装置包括导管2、连接杆5、弹簧6、连接软管7、储气罐15、气泵14、调压阀16、泄压阀17以及压力表18；所述导管2通过固定组件固定在所述壳体1上；所述连接杆5其下端与所述压头22上端固定连接；所述弹簧6其上端与所述导管 2固定连接，其下端与所述连接杆5固定连接；所述连接软管7套设在所述弹簧6外侧，并且其上端与所述导管2固定连接其下端与所述连接杆5固定连接；所述储
气罐15其出气口通过第一连接管8与所述导管2连接；所述气泵14通过第二连接管9与所述储气罐15的进气口连接；所述调压阀16设于所述第一连接管8内用于使所述储气罐15内的气体输送至所述导管2，并且起到调整气压、稳定气压的作用；所述泄压阀17设于所述第一连接管8内用于将所述导管2内部的气压恢复至常压；所述压力表18设于所述第一连接管8内用于监测导管2内部的气压。
64.其中，气泵14与外部控制开关连接；所述调压阀16、泄压阀17以及压力表18均与所述工控计算机4连接；通过所述气泵14压缩的气体，进入到储气罐15后，通过工控计算机4开启调压阀16后，气体通过调压阀16进入导管2，导管2内部的高压气体作用在连接杆5上，推动连接杆5带动压头22 向下运动压紧试件，所述连接杆5向下运动还会带动连接软管7和弹簧6伸长；当废旧沥青混合料试件压实完毕后，通过工控计算机4开启泄压阀17，将导管2内部的气压恢复至常压，弹簧6在弹性势能的作用下恢复至初始状态，压头22在弹簧6的牵引下复位。
65.进一步地，所述导管2的下端固定有挡板10，挡板10上开设有允许气体通过的通孔；所述弹簧6和所述连接软管7的上端与挡板10固定连接。
66.进一步地，所述壳体1内部沿纵向间隔一定距离固定有第一横隔板3和第二横隔板35；所述导管2通过固定组件固定在所述第一横隔板3上。
67.进一步地，所述固定组件包括两根立柱11和一根横梁12，其中两根立柱 11的下端均固定在所述第一横隔板3上，一根横梁12位于所述两根立柱11 之间并且横梁12的左右两端分别与两根立柱11固定连接；所述导管2固定在横梁12上；本实用新型利用固定组件能将导管2稳固固定。
68.本实用新型的压头伸缩装置在使用时，先打开气泵14，气泵14中压缩的气体会进入储气罐15，并且通过储气罐15上的调压阀16进入导管2，之后气体进入导管2内部，在气体高压的作用下推动压头22向下运动；当结束使用时，会通过泄压阀17，释放内部的气压，并通过弹簧6，使得压头22向上运动，恢复至原来的位置。一般在使用气泵时，都是需要与一个储气罐15搭配使用的。因为气泵的工作原理就是通过不断地压缩空气从而产生一定的势能，当空气压力被释放的时候就会产生一定的能量，利用这些能量可以用来做工，但是在仪器使用的过程中并不是一直需要使用气泵14，所以一般会安装一个储气罐15来先将这些能量储存起来，减小气泵14被频繁的开启和关闭，从而提高气泵14的使用寿命。本实用新型中调压阀16的作用是将压缩的空气输送到储气罐15中，再由储气罐15输送至导管2的过程中，起到一个调整气压、稳定气压的作用。其中泄压阀17的作用是，当混合料压实完毕后，能通过该装置，将气阀13内部的气压恢复至常压，从而使得弹簧6能牵引着压头向上运动，恢复至初始状态。其中压力表18的作用是，能够实时检测导管2 和气阀13内部的气压。
69.实施例3：
70.本实施例基于实施例1，所述旋转驱动装置包括转盘31，转盘31用于承载所述钢模25，钢模25通过钢模固定装置26固定于转盘31上；所述转盘31 的下表面与转轴32的上端固定连接，转轴32的下端与所述第二横隔板35转动连接，转轴32还通过链传动机构与电机34的输出轴连接，电机34与所述工控计算机4连接。
71.进一步地，所述链传动机构包括固定在所述电机34的输出轴上的主动链轮，主动链轮通过链条33与从动链轮连接，从动链轮固定在所述转轴32的侧壁上。
72.本实用新型在使用时通过电机34转动带动主动链轮转动，主动链轮通过链条33带动从动链轮与其同步转动，由于从动链轮固定在转轴32的侧壁上，从动链轮带动转轴32同步转动，转轴32转动带动转盘31和其上表面固定的钢模25一起转动，实现对钢模25内的废旧沥青混合料旋转压实。
73.实施例4：
74.本实施例基于实施例1，如附图4所示，所述钢模25包括套筒25a，套筒 25a为圆柱形筒体结构，套筒25a的下端固定有底板25b；所述压头22的外侧套设有滑套19，滑套19固定在所述壳体1上并且位于钢模25的上方。
75.上述压头22为圆柱形的压头，压头22与钢模25配合用于压紧其内部的废旧沥青混合料试件；所述应力应变传感器21为圆形，其直径大小与所述压头22下表面直径相同。本实用新型中应力应变传感器21为圆形能使其与废旧沥青混合料试件充分接触。
76.本实用新型的工作原理：
77.本实用新型提供的一种绿色快速的废旧沥青混合料性能检测装置，在使用时将废旧沥青混合料试件装入钢模25中，用钢模固定装置26将钢模固定在转盘31上。然后通过数据采集控制系统4设置压实过程中的旋转次数和压实温度等参数，当参数设置好之后通过工控计算机4启动加热装置24，加热装置24加热使壳体1内部的温度到达设定压实温度，设定的压实温度为 130℃～170℃，废旧沥青混合料试件的组成不同，压实温度也是不同的，当压实温度到达所述输入的设定压实温度后将信号发送给工控计算机4，工控计算机4制加热装置24开启恒温状态；
78.当壳体1内部的温度到达压实温度后，工控计算机4根据输入的设定旋转次数参数控制所述旋转驱动装置带动所述钢模25旋转，启动旋转驱动装置的电机34，电机34带动主动链轮转动，主动链轮通过链条33带动从动链轮转动，从动链轮带动转轴32转动，转轴32带动转盘31和转盘31上承载的钢模 25随之一起转动；
79.当壳体1内部的温度到达压实温度后，手动开启气泵14，工控计算机4 在启动旋转驱动装置的同时启动压头伸缩装置的调压阀16，通过调压阀16使得导管2内的垂直压力维持在试验所需压力之间，而压实过程中的垂直压力由于废旧沥青混合料试件的组成不同，压力也是不同的，压力的范围一般位于600kpa
±
18kpa之间。启动气泵14后通过气泵14压缩的气体，进入到储气罐15后，开启调压阀16后，气体通过调压阀16进入导管2，导管2内部的高压气体作用在连接杆5上，推动连接杆5带动压头22向下运动，压头22沿其外侧套设的固定在壳体1的滑套19向下运动，压头22向下运动进入到钢模 25内部压紧试件，所述连接杆5向下运动还会带动连接软管7和弹簧6伸长；当旋转驱动装置带动钢模25内的废旧沥青混合料试件旋转达到设定的旋转次数，旋转次数位于75次～150次之间时，提升压头，停止压实；停止压实后开启泄压阀17，将导管2内部的气压恢复至常压，弹簧6在弹性势能的作用下恢复至初始状态，压头22在弹簧6的牵引下复位。
80.试件在压实的过程中，固定在压头22的下表面的应力应变传感器21用于测量试件在旋转压实过程中的应力应变数据，并将该应力应变数据发送给数据采集控制系统来记录压实过程中的应力应变数据，并根据采集的数据绘制应力应变曲线，对rap料的性能进行评价。
81.再次进行试验重复上述操作即可。
82.综上所述，本实用新型提供一种绿色快速的废旧沥青混合料性能检测装置，利用压头和钢模的配合，利用应力应变传感器将试件在压实过程中的应力应变数据进行记录，然后将其传输至数据采集控制系统中，根据采集的数据绘制应力应变曲线，对rap料的性能进行评价，能快速、准确地评价rap 的性能，进而提高rap的再生利用率，改善再生沥青混合料的质量。
83.以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。